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赛车背后的空气动力学
2018-08-25 13:02:32· 来源：工程事 CAE集中营
3康达效应
康达效应，亦称附壁作用或柯恩达效应。 即流体有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时（也可以说是流体粘性），只要曲率不大，流体会顺着物体表面流动。
康达效应的抽象展示
康达效应主要应用在赛车的排气系统附近，意在将排气管排出的气流加以引导使其有序，从而保证排出的废气不会影响到车轮前部、侧箱后部的“可乐瓶区域”气流的流动，从而保证赛车在行驶过程中的速度。
把一根勺子贴上水龙头流下的水流，水流会沿着勺子的曲面改变流向，其中的原理就是康达效应
我们以2012年迈凯伦F1车队MP4-27赛车为例来讨论康达效应的应用。在图示“可乐瓶区域”，有两股气流，一股是来自赛车前部，绕过侧箱底部，沿底板流动的气流，另一股是从排气管排出，直接进入可乐瓶区域的气流。2012年的规则详细地规定了排气管的位置，于是如何合理安排这两股气流的流动成为了设计师们最先要考虑的问题。
迈凯伦MP4－27的“立交桥”式尾部设计
为了解决这个问题，设计师们发明了“立交桥”式排气系统。这种“立交桥”结构的关键在于，带有沟槽的排气管沿侧向表面轮廓向外突出，排气管外部末端超出侧箱的流线型轮廓，而内部末端仍然与赛车表面形成流线形状。而在排气管下部，侧箱依然呈现传统的收缩形状。由于康达效应，从赛车前部吹来的气流可以沿着侧箱下表面完成在可乐瓶区域的汇聚，进而向后输送进入扩散器内部，而废气则在长长的沟槽内流动到突起的末端，同样由于康达效应作用，废气可以沿突起的内侧边缘流动，最终降落到底盘上，从扩散器的边缘送出，进入后轮刹车系统进气口，为刹车片降温。突起的作用在于，它给废气和由侧箱前部吹来的气流提供了各自的流动空间，使得这两股气流能够在互不干扰的条件下流动到不同区域发挥不同的作用类似于生活中起枢纽作用的“立交桥”，“立交桥”结构也由此得名。
气流实际的流动情况
图中，蓝色的线代表从赛车前部吹来的气流，红色线代表排气管排出的废气。蓝线沿底板一直延伸，至扩散器；红线沿排气管凸起部分延伸，流过扩散器侧部，进入后轮刹车进气口。可以发现虽然气流是异面交叉，但是能够各自流动，互不干扰。（图中两线位置仅示意，不做定量参考）
4失速现象
翼面角度超过临界迎角（或临界攻角，即气流开始与失速机翼分离的角度）后，翼型上表面边界层将发生严重的分离，升力急剧下降而不能保持正常飞行的现象，叫失速。翼型气动迎角超过该临界值之前，翼型的升力是随迎角增加而递增的；但是迎角超过该临界值后，翼型的升力将递减。
在方程式赛车中，失速现象主要被运用于尾翼部分的减阻中。由于受规则所限，方程式赛车的翼片不能随时地更改气动攻角（F1中的DRS也只是两个状态下的切换，不属于“随时”更改的范围）所以，设计师们的工作目标就是通过对气流的引导，阻碍翼片上下气流的会合。最好也最简单的方法就是将翼片下方的气流破坏，于是设计师们想出了吹气的方法——通过一股突然介入的气流破坏翼片下方原有的环境，进而影响翼下气流的运动路径，创造失速。
气流在车内流动的总览图
康达效应，亦称附壁作用或柯恩达效应。 即流体有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时（也可以说是流体粘性），只要曲率不大，流体会顺着物体表面流动。
康达效应的抽象展示
康达效应主要应用在赛车的排气系统附近，意在将排气管排出的气流加以引导使其有序，从而保证排出的废气不会影响到车轮前部、侧箱后部的“可乐瓶区域”气流的流动，从而保证赛车在行驶过程中的速度。
把一根勺子贴上水龙头流下的水流，水流会沿着勺子的曲面改变流向，其中的原理就是康达效应
我们以2012年迈凯伦F1车队MP4-27赛车为例来讨论康达效应的应用。在图示“可乐瓶区域”，有两股气流，一股是来自赛车前部，绕过侧箱底部，沿底板流动的气流，另一股是从排气管排出，直接进入可乐瓶区域的气流。2012年的规则详细地规定了排气管的位置，于是如何合理安排这两股气流的流动成为了设计师们最先要考虑的问题。
迈凯伦MP4－27的“立交桥”式尾部设计
为了解决这个问题，设计师们发明了“立交桥”式排气系统。这种“立交桥”结构的关键在于，带有沟槽的排气管沿侧向表面轮廓向外突出，排气管外部末端超出侧箱的流线型轮廓，而内部末端仍然与赛车表面形成流线形状。而在排气管下部，侧箱依然呈现传统的收缩形状。由于康达效应，从赛车前部吹来的气流可以沿着侧箱下表面完成在可乐瓶区域的汇聚，进而向后输送进入扩散器内部，而废气则在长长的沟槽内流动到突起的末端，同样由于康达效应作用，废气可以沿突起的内侧边缘流动，最终降落到底盘上，从扩散器的边缘送出，进入后轮刹车系统进气口，为刹车片降温。突起的作用在于，它给废气和由侧箱前部吹来的气流提供了各自的流动空间，使得这两股气流能够在互不干扰的条件下流动到不同区域发挥不同的作用类似于生活中起枢纽作用的“立交桥”，“立交桥”结构也由此得名。
气流实际的流动情况
图中，蓝色的线代表从赛车前部吹来的气流，红色线代表排气管排出的废气。蓝线沿底板一直延伸，至扩散器；红线沿排气管凸起部分延伸，流过扩散器侧部，进入后轮刹车进气口。可以发现虽然气流是异面交叉，但是能够各自流动，互不干扰。（图中两线位置仅示意，不做定量参考）
4失速现象
翼面角度超过临界迎角（或临界攻角，即气流开始与失速机翼分离的角度）后，翼型上表面边界层将发生严重的分离，升力急剧下降而不能保持正常飞行的现象，叫失速。翼型气动迎角超过该临界值之前，翼型的升力是随迎角增加而递增的；但是迎角超过该临界值后，翼型的升力将递减。
在方程式赛车中，失速现象主要被运用于尾翼部分的减阻中。由于受规则所限，方程式赛车的翼片不能随时地更改气动攻角（F1中的DRS也只是两个状态下的切换，不属于“随时”更改的范围）所以，设计师们的工作目标就是通过对气流的引导，阻碍翼片上下气流的会合。最好也最简单的方法就是将翼片下方的气流破坏，于是设计师们想出了吹气的方法——通过一股突然介入的气流破坏翼片下方原有的环境，进而影响翼下气流的运动路径，创造失速。
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